JP2010216377A - レシプロエンジンの伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】レシプロエンジンの上死点付近における効率を改善し、バイブレーターのような振動を排除し、エンジン本体のコスト削減を図る。
【解決手段】ピストンに接続した第１コンロッドと、クランクピンに接続した第２コンロッドをコンロッド接続ピンで接続し、ケーシングに回転可能に取り付けた新動力軸に、動力を伝える為の動力アームの一端を、コンロッド接続ピンに接続し、動力アームの他端は、内輪ライナーを動力軸に固定したワンウエイクラッチの外輪ライナーに固定することにより、新動力軸よりエンジン出力を取り出す機構とし、ピストンの上下運動は、上記機構によりクランクシャフトの回転運動で可能とした、レシプロエンジンの伝達機構である。
【選択図】図２

Description

本発明は、レシプロエンジンの伝達機構に関する。

従来の内燃機関の伝達方法は、従来の図面（特開平１０−８２３２８号広報の図面）の［図２］に示されているように、ピストンの上下運動をカムやギアーにより行うように構成されている。

しかし、レシプロエンジンの上死点付近における非効率問題は、解消されていません。従来のカム式エンジンにおいても上死点は存在します。上死点は、カムによりピストンが最上位までせり上った時が上死点です。この時従来の図面（特開平１０−８２３２８号広報）の［図２］参照、カム５は、カムレバー７の先端と接触しています。この位置が上死点です。点火位置は、以前と同じならばカムとカムレバーが外れる手前（カムの回転角にして８度手前）で点火しています。カムレバーの先端は、この爆発力で非常に強い力を受け、カムに押しつけられます。爆発力は、カムに吸収されてしまうと言う欠点があった。

従来の技術においては、従来の図面（特開平１０−８２３２８号広報の図面）の［図２］参照、爆発時にカムレバー７と支点８は、強い圧力を受けながらカムレバーが摺動することで摩擦による摩耗が激しいという欠点があった。

従来の技術においては、従来の図面（特開平１０−８２３２８号広報の図面）の［図２］参照、カム５とカム６は、バランスがとれていないため、高速回転時バイブレーターのように振動すると言う欠点があった。

従来の技術の伝達機構は、ギアーが７個も使用されているため、ギアーの摩耗が進むとカムの動作に遅れが生じるという欠点があった。

従来の技術の伝達機構は、力を伝達するための部品が多いためエンジン自体が大きく重いという欠点あった。

特開平１０−８２３２８号公報

解決しようとする問題点は、レシプロエンジンの上死点付近における非効率の改善。バイブレーターのような振動の排除。エンジン本体のコスト削減を図る点である。

本発明は、レシプロエンジンにおいて、ピストンに接続した第１コンロッドと、クランクピンに接続した第２コンロッドをコンロッド接続ピンで接続し、ケーシングに回転可能に取り付けた新動力軸に、動力を伝える為の動力アームの一端を、該コンロッド接続ピンに接続し、また、該動力アームの他端は、内輪ライナーを該新動力軸に固定したワンウエイクラッチの外輪ライナーに固定することにより、該新動力軸よりエンジン出力を取り出す機構とし、該ピストンの上下運動は、上記機構によりクランクシャフトの回転運動で可能とし、アームより摺動孔を排除した機構とし、多気筒エンジンにおいては、該新動力軸及び、該クランクシャフトを共通として、第１コンロッドと、第２コンロッドと、動力アームの一端をコンロッド接続ピンで接続する機構を、各気筒毎に独自に備えたことを特徴とする該レシプロエンジンの伝達機構の構成とした。

本発明にあっては、以上の説明から明らかなように、次に列挙する効果が得られる。
（１）、本発明にあっては、点火位置を上死点後に設定しているため、上死点前の爆発力（マイナスに働く力）がなくなる。
（２）従来のクランク方式のレシプロエンジンにおいては、コンロッドとクランクシャフトの角度により伝達効率が変わる。上死点付近における効率が非常に悪い。コンロッドとクランクシャフトの角度の割合は、９０°の時が最大で、前後どちらもＣＯＳθの割合で小さくなる。この状態のグラフを表１に記載し、このグラフを作成した値の表を、表２に記載しました。また、表１、表２には、比較のため本発明の伝達機構による伝達効率も記載しました。この表よりクランクシャフトが上死点より５°時計回りに回転した時の伝達効率を検証すると、従来のクランク方式では、約１１.４％です。ワンウエイクラッチ使用の伝達機構では、約８６.８％の効率です。上死点付近における非効率の課題が解消したという利点がある。表について、アームの長さや新動力軸の取付位置により効率が変わるため以下の条件での測定です。測定方法は、コンピューターによる測定です。配置については図６参照、動力アーム１１の長さは１００mm。ピストンのストロークは１００mm。第１コンロッド５の長さは１２８mm。第２コンロッド７の長さは１３４.４５６mmです。新動力軸１２の取付位置は、クランクシャフト９が上死点において、第１コンロッド５と第２コンロッド７が一直線になる状態で、動力アーム１１の一端をコンロッド接続ピンに接続し、第１コンロッド５の中心線と動力アーム１１の中心線が１２０°になるようにケーシングに新動力１２を取り付けた状態での測定です。
（３）、本発明にあっては、カム機構を排除したためバイブレーターのような振動が起きない利点がある。
（４）、本発明にあっては、カム機構を排除したためエンジン本体のコスト削減ができるという利点がある。図８の（Ｄ）は本発明の伝達機構を備えたエンジンです。図８の（Ｅ）は従来のエンジンです。ピストンのストロークは同じ１００mmで書いた図の縮小図です。比較して下さい。

図１は展開方向決めるための図。 （Ａ）は展開方向決めるための姿図。 （Ｂ）は断面方向を決めるための図。 （Ｃ）は断面方向を決めるための図。 図２は伝達機構の実施方法を示した説明図でＢ−Ｂ断面図。 図３は伝達機構の実施方法を示した説明図。 図４は伝達機構の実施方法を示した説明図。 図５は伝達機構の実施方法を示した説明図。 図６は伝達機構の実施方法を示した説明図でＡ−Ａ断面図。 図７は一般的な考え方で、ワンウエイクラッチをレシプロエンジンに取り付た図。 図８は本発明のエンジンと従来のエンジンの比較図。 （Ｄ）は本発明のエンジンの大きさを示す図 （Ｅ）は従来のカム式エンジンの大きさを示す図。

以下図面に示す発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。

図１乃至図６の本発明を実施するための形態において、図１参照、（Ａ）は、本発明のレシプロエンジンの特徴を説明するための姿図で、Ａ矢印は図（Ｂ）が見ている方向を示し、Ｂ矢印は、図（Ｃ）が見ている方向を示している。図（Ｂ）は、本発明の形態を説明するための断面方向（Ａ−Ａ）を示している。図（Ｃ）は、本発明の形態を説明をするための断面方向（Ｂ−Ｂ）を示している。

構成の説明、図２参照（Ｂ−Ｂ断面図）、１は、内部の構成部品を支持すると共にシリンダーを彫り込んだケーシングである。２は、上記ケーシング１の上部に取り付けたシリンダーヘッドである。３は、上記ケーシング１に彫り込んだシリンダー内に具備されたピストンである。４は、上記ピストン３と第１コンロッドを接続するピストンピンである。５は、上端を上記ピストンピン４を介してピストン３に接続し、下端をコンロッド接続ピンを介して第２コンロッドに接続している第１コンロッドである。６は、上記第１コンロッド５と、第２コンロッドと動力アームの一端を接合するコンロッド接続ピンである。７は、上記コンロッド接続ピン６とクランクピンをつなぐ第２コンロッドである。８は、上記第２コンロッド７の下端が接続しているクランクピンである。９は、上記ケーシング１に回転可能に取り付けたクランクシャフトである。１０は、上記クランクシャフト９の一端にスプラインにより取り付けたフライホイールである。１１は、一端を上記コンロッド接続ピン６に接続し、他端をワンウエイクラッチの外輪ライナーに固定した動力アームである。１２は、上記ケーシング１に回転可能に取り付けた新動力軸で、動力軸とも呼ぶ。１３は、上記新動力軸１２に内輪ライナーを固定し、外輪ライナーを上記動力アーム１１に固定したワンウエイクラッチである。１４は、上記新動力軸１２の一端にスプラインにより取り付けた出力用ギアーである。１５は、上記ケーシング１に彫り込んだ第１気筒である。１６は、上記ケーシング１に彫り込んだ第２気筒である。１７は、上記ケーシング１に上記第１気筒１５と上記第２気筒１６の中心を結ぶ線上に彫り込んだ第３気筒である。１８は、上記ケーシング１に上記第１気筒１５と上記第２気筒１６と上記第３気筒１７の中心を結ぶ線上に彫り込んだ第４気筒である。１９は、上記ケーシング１の下部を覆うために取り付けたクランクケースである。図３参照、ワンウエイクラッチの構成斜視図である。２０は、上記新動力軸１２に固定されたワンウエイクラッチ１３の内輪ライナーである。２１は、上記動力アーム１１に固定したワンウエイクラッチ１３の外輪ライナーである。２２は、部材どうしのスリップを防止するためのスプラインである。２３は、部材どうしのスリップを防止するためのキーである。図６参照（Ａ−Ａ断面図）、２４は、上記新動力軸１２を中心とし、半径をコンロッド接続ピン６の中心までとする弧である。図７参照、２５は、動力アーム１１に加工された摺動孔である。本発明においては摺動孔２５は排除した機構である。また、多気筒エンジンの伝達機構においては、新動力軸１２及び、クランクシャフト９を各気筒とも共通として、ピストンに接続した第１コンロッドの一端と、クランクピンに接続した第２コンロッドの一端と、ワンウエイクラッチの外輪ライナーに固定した動力アームの一端を、コンロッド接続ピンで接続する機構を、各気筒毎に独自に備えた構成である。

他の伝達機構は各気筒毎に上記機構を１組ずつ独自に備えている。

上記構成による動作原理の説明。 図６に示すピストン３の位置は、上死点を示す。本発明のエンジンは、点火位置を上死点後に設定している。故に、フライホイル１０（図２に明記）の惰性により、クランクシャフト９が少し時計回りに回転すると点火するので燃焼室内で爆発が起きる。ピストン３は、高圧ガスにより下方へ押し下げられる。ピストン３の力は、ピストンピン４を介して第１コンロッド５に伝わる。第１コンロッド５は、コンロッド接続ピン６を押し下げる。コンロッド接続ピン６は、弧２４の上を、Ａ点からＢ点まで下がる。（又、ピストンが上昇行程の時コンロッド接続ピン６は、Ｂ点からＡ点まで戻る）。コンロッド接続ピン６は、この時、動力アーム１１の一端（コンロッドと接続している部分）と、第２コンロッド７も同時に押し下げる。動力アーム１１の他端は、ワンウエイクラッチ１３を介して新動力軸１２に接続しているので新動力軸１２を回転させる。（ワンウエイクラッチとは、図３乃至図５参照、図に示すように内輪ライナー２０を新動力１２に固定し、外輪ライナー２１を動力アーム１１の一端と固定した構成で、図４に示す矢印方向の力が加わると動力アーム１１と、新動力軸１２は一体となり時計回りに回転する。また、図５に示す矢印方向の力が加わるとフリー回転となり、新動力軸１２と動力アーム１１は反対回転となる機構である。この機構により新動力軸１２より取り出された回転力をエンジン出力として使用する。）図６参照、コンロッド接続ピン６は、第２コンロッド７も同時に押し下げる。第２コンロッド７の他端は、クランクピン８に回転可能に接続しているためクランクシャフト９を回転させる。クランクシャフト９は、ピストンの上下運動のみに使用するので小さなものでよい。コンロッド接続ピン６は、以前のレシプロエンジンのピストンピン４［図７参照］に相当するのでコンロッド接続ピン６が定まったルート（図６のＡ点〜Ｂ点）を上下運動すると、クランクシャフト９は回転する。この機構により、アームに加工すべき摺動孔を排除することができた。動力アームの一端（コンロッド側）の接続点は、コンロッド接続ピン以外の点に接続すると摺動孔或いは第２のコンロッド接続ピンが必要となる。また、以前のクランク方式に一般的な考え方でワンウエイクラッチを取り付けると図７に示すように動力アームに摺動孔２５を設けることになる。図８の（Ｅ）参照、それ故従来の技術の中にもカムレバー７に摺動孔（符号無し）が（揺動孔として）加工されている。

本発明は、レシプロエンジンの伝達機構を、製造する自動車産業で利用される。

１は、ケーシング。
２は、シリンダーヘッド。
３は、ピストン。
４は、ピストンピン。
５は、第１コンロッド。
６は、コンロッド接続ピン。
７は、第２コンロッド。
８は、クランクピン。
９は、クランクシャフト。
１０は、フライホイール。
１１は、動力アーム。
１２は、新動力軸で。
１３は、ワンウエイクラッチ。
１４は、出力用ギアー。
１５は、第１気筒。
１６は、第２気筒。
１７は、第３気筒。
１８は、第４気筒。
１９は、クランクケース。
２０は、ワンウエイクラッチ１３の内輪ライナー。
２１は、ワンウエイクラッチ１３の外輪ライナー。
２２は、スプライン。
２３は、キー。
２４は、弧。
２５は、アームまたは、レバーに加工された摺動孔。

Claims (1)

1. 本発明は、レシプロエンジンにおいて、ピストンに接続した第１コンロッドと、クランクピンに接続した第２コンロッドをコンロッド接続ピンで接続し、ケーシングに回転可能に取り付けた新動力軸に、動力を伝える為の動力アームの一端を、該コンロッド接続ピンに接続し、また、該動力アームの他端は、内輪ライナーを該新動力軸に固定したワンウエイクラッチの外輪ライナーに固定することにより、該新動力軸よりエンジン出力を取り出す機構とし、該ピストンの上下運動は、上記機構によりクランクシャフトの回転運動で可能とし、アームより摺動孔を排除した機構とし、多気筒エンジンにおいては、該新動力軸及び、該クランクシャフトを共通として、第１コンロッドと、第２コンロッドと、動力アームの一端をコンロッド接続ピンで接続する機構を、各気筒毎に独自に備えたことを特徴とする該レシプロエンジンの伝達機構。

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